电工钢，也称为硅钢，属于铁硅合金，是驱动现代工业的核心材料，对比其它类型的钢合金它具有更优越的磁性，更利于优化各类电力或配电变压器以及电机产品。

IHS Markit估计电工钢仅占2020年全球钢铁市场20亿公吨中的1%，但它的供应被认为是电机制造商和车企在电气化及各种能源转型的长期发展计划中的重要投入这一。在汽车行业内的应用是电机中的铁芯，通过给定子中的铜绕组通电，将电能转化为机械能，从而产生磁场并使转子旋转。

商用电工钢市场分为两大类:晶粒取向电工钢(GOES)和无取向电工钢(NOES)。熟悉这两种不同品类对于了解汽车行业所使用的电工钢类型以及可能需要采取应对何种材料短缺的策略至关重要。

晶粒取向电工钢（GOES）用于单向磁化的静态机械，如变压器。无取向电工钢（NOES）则用于需要多向磁化的旋转机械，如电机、发电机及泵等等。在中国，无取向电工钢的使用量约占整个电工钢使用量的90％。

非取向电工钢（以下简称NOES）是汽车制造商的选择，但晶粒取向电工钢（以下简称：GOES）亦在考虑范围之内…

NOES是用于混合动力和电动汽车电机制造以及许多低功率电机中的直接使用材料，从高占空比电机(如用于电动助力转向、机油和燃油泵) 到短时负荷电机 (如用于舒适便利的电动座椅调节或天窗)。平均每辆车需要安装35到45个低功率电机，其中B段约20个，E段约80个 (奔驰s级汽车的情况特殊，使用超过100个)。

不同电机之间的关键区别在于所使用的NOES等级差异。举例，轻混合动力电机使用不到10美元的NOES，而纯电动汽车在每个电机中使用60美元到150美元价位之间不等的NOES，被称为xEV级，因此在某些配置中，每辆车的NOES使用成本甚至可以超过300美元。比如，Rivian R1T在前轴和后轴上安装单独的牵引电机以独立地为四个车轮提供动力时的成本。因此，讨论的电工钢短缺主要就是因为xEV级别的NOES产能出现了问题。

其实，近几年NOES的产能足以满足不同工业部门的需求，然而，汽车行业需求的增加，特别是电机制造商和整车企业为了加速电气化的推进，给钢铁制造商带来巨大的产能压力，从2023年起，他们必须为汽车和其它使用这种钢合金的行业供料。在2020年生产的1100多万吨NOES中，xEV级NOES占45.6万吨。

2、现有钢铁生产商多位于亚洲地区：大约88%的生产商集中在大中华区，日本和韩国，然后通常以钢卷的形式出口到其他国家和地区，北美的供应极其有限。全球只有五家工厂拥有多产品线的供应能力，真正意义上涉及到全产品范围，其中只有一家是非亚洲地区的。

3、材料更换及有限的钢材供应商可选：由于电机效率与电动汽车运行里程之间的相关性，存在竞争关系的NOES供应商们在磁芯损耗（磁化过程中作为热量浪费的输入电能的关键衡量标准）的差异表现可能会对采购方在做决策时产生影响，特别是对于有大量购买需求电工钢层压的一方来说。虽然电机制造商可以在其批准的采购清单上拥有多家备选供应商，但大多数情况下只有一家是通过生产件批准程序（PPAP）的钢厂。而且，材料的特性也可能会引发供应商之间的诉讼纠纷。例如，2021年10月，日本新日铁起诉丰田和宝山钢铁－也就是中国宝武钢铁集团的子公司（宝武钢铁集团是世界上最大的钢铁制造商）。新日铁声称，宝武向丰田提供的混合动力电机铁芯用钢违反了其在成分、厚度、晶粒直径和磁性方面的专利。

4、下游生产工艺面临瓶颈：除了能够生产xEV级 NOES的钢铁制造商数量有限之外，整个电机下游供应链问题也不少。因为，不仅单单只有二十台电机芯层压板就可以满足生产的需求，而且目前只有五家公司可以生产这些独特的冲压机，不到十家公司有能力制造能够支持最先进的电机设计的独特冲压模具。在过去四年中，某些重要生产设备的交货时间翻了一番，此外，这些公司中有部分是小型家族企业，有限的资金投入限制了其业务扩展能力，而另外一部分也并没有太多参与到汽车行业中。

从中长期来看，用于生产混合动力和轻型电动汽车驱动电机的xEV级NOES的全球总需求预计将从2020年的32万吨增长到2027年的250万吨，在2033年将超过400万吨。

根据Metals Technology Consulting公司提供的数据来看，2023年的产能问题已经开始令人担忧。在没有大量额外投资的情况下，钢铁生产商可能从2025年起就未必能满足市场需求。然而，如果要在2025年增加产能，现在必须有所行动。考虑到大多数xEV级NOES钢铁生产商在较长时间内只能维持90%的产能利用率，情况不容乐观。

而且，考虑到未来几年电动汽车市场将呈指数级增长，2023年至2025年间，电工钢的供应仍存在无法满足需求的境况。尽管预计产能将增加，但到2026年可能会出现6.1万吨的结构性短缺。还是那句，如果没有进一步的投入，到2027年，这种短缺可能会急剧上升到35.7万吨，在2030年达到92.7万吨的短缺。

哪些企业将面临材料短缺的风险

材料的供应短缺会对那些将混合动力和电动车型作为未来销售主力的车企影响更大。尽管看起来纯电动汽车(BEV)制造商，特别是特斯拉(Tesla)这样的纯电动整车企业面临的风险最大，但是像丰田(Toyota)这样希望通过提高混合动力汽车在其产品组合中所占份额来对冲电气化风险的情况下也是同样的处境。此外，像捷豹、Mini、沃尔沃、梅赛德斯-奔驰和阿尔法-罗密欧等品牌计划在2025-30年以后只销售插电式或电动汽车，以及雷诺(Renault)、日产(nissan)、三菱(mitsubishi)和大众(Volkswagen)等大型车企来说恐怕也难规避风险。

除此之外，欧洲的电机制造商的日子也不好过，因为供需失衡似乎在该地区更为严重，特别是考虑到进口材料关税带来的成本竞争力挑战。

在预计需求量远远高于国内材料供应的地区，进口关税会严重影响大批量购买电机铁芯的运营费用。例如，在美国，第232条对从七个非欧盟国家进口的NOES征收高关税接近200%，对从欧盟进口的NOES征收基于配额的关税。

图 | Seeking Alpha

欧洲是供应失衡的地区，但北美仍是NOES电工钢生产的主要盲区。克利夫兰-克里夫斯（CLF）（前身为AK钢铁公司）是当地唯一的NOES生产商。克利夫兰 -克利夫斯的NOES和GOES制造公司共享通用生产设备，克利夫兰 - 克里夫斯更加关注以谷物为导向的钢铁生产，以满足该地区对电力变压器日益增长的需求，从而减少可用的xEV级NOES产能。

位于美国阿肯色州奥西奥拉市的美国钢铁公司拥有的大河钢铁将于2023年第三季度开始生产NOES。这将带来每年18万吨NOES的产能，其中4.5万吨可能分配给xEV级NOES。

考虑到拜登政府基础设施法案设定的积极响应汽车电气化目标，大河钢铁公司开始启动xEV级NOES生产计划，以及将产量提高到满负荷生产所需的进一步时间，该地区的电机制造商在中短期内可能会继续面临有限的本地供应选择。

有些钢铁生产商已宣布投资数百万美元，以提高高等级和xEV级NOES的产量。然而，即使是这样，短缺风险仍然存在。举例，到2028年，6.5万公吨的短缺可能需要大约6到12个新的工厂（取决于规模和位置）来满足。

对现有的钢铁生产商来说，增设一个新工厂通常需要大约三年的时间，一年的工程规划阶段和两年的建设。而对于新玩家来说，除了最初的三年之外，可能还需要两到八年的时间来生产高等级或xEV级的NOES，同步进行生产计划设计和设施的建造。

如此情况，还能做些什么来解决问题?

汽车行业是钢铁生产商的战略增长领域，特别是对于特殊钢合金，往往是收入的主要来源。这和半导体芯片短缺的情况有所不同。在这种潜在的电工钢短缺中，汽车行业比其它行业要面对更大的风险。但大多数生产电工钢的轧机都有冷轧机设计，这使得关键设备可以在低等级、高等级和xEV 级NOES之间共享使用。在某些情况下，工厂还在xEV级NOES和GOES之间共享设备。

在这方面，工厂是有意为之的，以允许具有成本效益的混合产品生产，以降低产品组合变化带来的风险。他们可以根据产品的市场需求、产品盈利能力、和与客户的合同义务来选择分配产能。然而，调整产品结构的转变可能导致产能减少20%。汽车行业所需要的xEV级NOES与较高的利润率相关。

因此，钢铁生产商可能会在分配现有的“摆动产能”时优先考虑汽车行业的需求。这意味着他们将优先考虑xEV级NOES而不是其它等级。然而，主攻xEV级NOES可能导致其它等级的短缺。如此一来，会对大量用于汽车辅助系统的低功率电机以及其他工业部门产生影响。

另外，除了将其他级别的部分产能转换为xEV级之外，钢铁生产商还可以通过优先生产略厚的薄板来提高产量。在相同厚度下提高磁特性的技术需要消耗轧制能力，这是生产中的一个关键制约因素。举例，1吨双冷减0.25mm xEV级NOES与2.5吨0.35mm xEV级NOES的容量相同。然而，使用较厚的薄板有一个主要的限制，因为它需要重新设计电机铁芯，以考虑电机效率的下降和由此造成的车辆运行里程的影响。

理论上，汽车行业的NOES短缺问题只能通过提高xEV级NOES产能来解决。然而，可能也有几种缓速材料短缺带来影响的策略，包括使用替代电机配置和材料，以及在电机供应链中实现更好的垂直整合。

1、可替代的电机配置：不同角度看，NOES的短缺风险也提供了另一个机会，为电机创新提供思路。例如，电机制造商可能会尝试改变转子和定子的平面几何形状，以减少制造过程中的计划设计废料，通常在30%到45%之间，但在某些设计中可能高达75%。

2、优化供应链垂直整合：整合电机供应链，以更好地控制成本投入。在保留关键生产技术、以及在内燃机(ICE)制造逐步淘汰的情况下，将部分劳动力转换到新的价值链。例如，通用汽车(General Motors)最近宣布与通用电气(GE)结盟，建立电工钢等材料的地区性供应链。通过与钢铁生产商的合作，汽车制造商将能够不断优化NOES等级，以满足他们的需求。

其实，电动汽车电机不完全需要依赖NOES，比如轴向磁通电机就是使用GOES而非NOES的设计，但它目前只应用于小众市场，尤其是高性能电动汽车，例如，法拉利LaFerrari是第一款采用轴向磁通电机的车辆，梅赛德斯AMG也将从2025年开始采用这项技术。

但无法否认的是从中长期看，如果不通过增加NOES产能和补充新的投资来解决这个问题，车企电气化的进程确实会被影响到。虽然“摆动产能”分配(制造力可以适应更多样的产品组合而无需对生产线配置或工艺进行重大干预)、修改电机铁芯设计以减少材料使用、以及整合供应链等措施可以在短期内缓解风险，但提高额外的产能是解决供需之间的结构性失衡的关键措施。

目前，全球无取向电工钢主要生厂商包括宝武钢铁集团，首钢集团和Tisco等，前五大厂商占有全球约55%的份额。中国是全球最大市场，市场份额达到了66%，再者是欧洲和日本。为助力汽车产业的电工钢使用需求且响应积极推进“碳达峰”、“碳中和”及绿色能源转型，中国在内的全球很多国家及地区鼓励汽车电机、工业电机和家用电机的能效等级提升及产能供应。

今年六月，首钢股份投产新能源汽车驱动电机材料专用生产线，为了持续优化公司产品结构且提升高端电工钢产品的比例，计划至2025年，电工钢总量达到200万吨以上，其中高端电工钢产品占比达到70％以上。

九月，由我国自主研发建设的高等级无取向电工钢生产线已于8月31日在河北迁安投产，新材料将大幅提升新能源汽车电机功率密度和电机效率。如果按照每天每辆电动汽车跑50公里计算，2000万辆汽车每天就能省500万度电。官方表示，这条生产线投产以后，将会开辟一个新的工艺路径，引领新能源汽车材料行业。